Съдържание

НОХ 2013, III кръг (национален), 9. клас — Задача 2

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2013

МОМН, XLV НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2013 година. Национален кръг, 29 – 30 март. Учебно съдържание IX клас · 29 март 2013 г. · 20 т.

Условие

При нагряване оловният нитрат се разлага, като се отделя твърдо съединение и смес от два газа. Газовата смес е компресирана до степен, при която газът А се втечнява и извежда от системата. Установено е, че при пропускане през вода газът А се разтваря и полученият разтвор има киселинен характер.

1. Изразете реакцията на разлагане на оловния нитрат с изравнено химично уравнение и определете кой е газ А.

Парче фосфор с маса 2,478 g е запалено в съд, съдържащ 3,00 L (н.у.) от А. В резултат се образува твърдо вещество Б, в което фосфорът е във висшата си степен на окисление, и се отделя безцветен газ В, който е нетоксичен и без мирис.

2. Изразете реакцията с изравнено химично уравнение и наименувайте съединенията Б и В.

3. Пресметнете обема на газа В при нормални условия.

Твърдото вещество Б се залива с вода. А газовата фаза, предварително смесена с кислород, циркулира през съд с 0,5 литра вода, при което обемът на газовата фаза се променя. Процесът продължава, докато обемът на газовата смес престане да се променя.

4. Изразете протичащите реакции с изравнени химични уравнения.

5. Какъв е обемът на газовата фаза в края на процеса? Приемете, че кислородът е в стехиометрично количество.

Към разтвора, получен след циркулацията на газовата фаза, последователно са добавени неизвестен обем разтвор на NaOH с концентрация 1,0 M и вода до достигане на обем 1,0 L. В така приготвения разтвор концентрацията на хидроксидни аниони ( $c_{\mathrm{OH^-}}$ ) е $1{,}0\times10^{-2}\ \mathrm{mol/L}$ .

6. Пресметнете обема на добавения разтвор на NaOH.

Отговори

Решение

$\mathrm{2Pb(NO_3)_2 \xrightarrow{t^0} 2PbO + 4NO_2 + O_2}$

Водният разтвор на $\mathrm{NO_2}$ има кисел характер => А ≡ $\mathrm{NO_2}$

$\mathrm{10NO_2 + 8P \longrightarrow 4P_2O_5 + 5N_2}$

=> дифосфорен пентаоксид ≡ Б ≡ $\mathrm{P_2O_5}$ ; азот ≡ В ≡ $\mathrm{N_2}$

За да пресметнем обема на В, е необходимо да се прецени има ли реагент, който е в излишък:

n_{(\mathrm{NO_2})} = \frac{V_{(\mathrm{NO_2})}}{V_M} = \frac{3\ \mathrm{dm^3}}{22{,}4\ \frac{\mathrm{dm^3}}{\mathrm{mol}}} = 1{,}34\times10^{-1}\ \mathrm{mol};\ n_{(\mathrm{P})} = \frac{m}{M} = \frac{2{,}478\mathrm{g}}{30{,}97\ \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}} = 8{,}00\times10^{-2}\ \mathrm{mol}

=> напълно реагира Р, а $\mathrm{NO_2}$ е в излишък.

n_{(N_2)} = \frac{5}{8}\times n_{(P)} = 5{,}00\times10^{-2}\ \mathrm{mol}

V_{(N_2)} = n_{(N_2)}\times 22{,}4\ \mathrm{dm^3} = 1{,}12\ \mathrm{dm^3}

$\mathrm{P_2O_5 + 3H_2O \longrightarrow 2H_3PO_4}$

\mathrm{4NO_2 + 2H_2O + O_2 \longrightarrow 4HNO_3}

След края на реакцията $\mathrm{4NO_2 + 2H_2O + O_2 \longrightarrow 4HNO_3}$ в газовата фаза остава само $\mathrm{N_2}$ , чийто обем вече е пресметнат в т.3, $\mathrm{V_{(N_2)}} = 1{,}12\ \mathrm{dm^3}$
За да пресметнем нужното количество разтвор на NaOH, е необходимо да изчислим каква част от него се изразходва за неутрализация на $\mathrm{HNO_3}$ . Количеството $\mathrm{HNO_3}$ определяме от излишъка на $\mathrm{NO_2}$ след края на реакцията с Р.

n_{(\mathrm{NO_2}),\ \text{излишък}} = 1{,}34\times10^{-1} - \frac{10}{8}\times 8{,}00\times10^{-2} = 3{,}4\times10^{-2}\ \mathrm{mol}

n_{(\mathrm{NO_2}),\ \text{излишък}} = n_{(\mathrm{HNO_3})} = n_{(\mathrm{H^+})} = 3{,}4\times10^{-2}\ \mathrm{mol}

n_{(\mathrm{NaOH})} = 1{,}0\times10^{-2} + n_{(\mathrm{H^+})} = 1{,}0\times10^{-2} + 3{,}4\times10^{-2} = 4{,}4\times10^{-2}\ \mathrm{mol}

V_{(\mathrm{NaOH})} = \frac{n_{(\mathrm{NaOH})}\mathrm{mol}}{C_{(\mathrm{NaOH})}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{dm^3}}} = \frac{4{,}4\times10^{-2}}{1} = 4{,}4\times10^{-2}\ \mathrm{dm^3}

Оригинал в Архива: Problems.pdf · официални решения: Solutions.pdf